材料力学8学时实验讲义

《材料力学8学时实验讲义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§1-1金属材料的拉伸实验一、试验目的1．测定低碳钢（Q235钢）的强度性能指标：上屈服强度ReH，下屈服强度ReL和抗拉强度Rm。2．测定低碳钢（Q235钢）的塑性性能指标：断后伸长率A和断面收缩率Z。3．测定铸铁的抗拉强度Rm。4．观察、比较低碳钢（Q235钢）和铸铁的拉伸过程及破坏现象，并比较其机械性能。5．学习试验机的使用方法。二、设备和仪器1．试验机（见附录）。2．电子引伸计。3．游标卡尺。三、试样l0lbh(a)(b)图1-1试样拉伸实验是材料力学性能实验中最基本的实验。为使实验结果可以相互比较，必须对试样、试验机及实验方法做出明确具

2、体的规定。我国国标GB/T228－2002“金属材料室温拉伸试验方法”中规定对金属拉伸试样通常采用圆形和板状两种试样，如图（1-1）所示。25它们均由夹持、过渡和平行三部分组成。夹持部分应适合于试验机夹头的夹持。过渡部分的圆孤应与平行部分光滑地联接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分中测量伸长用的长度称为标距。受力前的标距称为原始标距，记作l0，通常在其两端划细线标志。国标GB/T228-2002中，对试样形状、尺寸、公差和表面粗糙度均有明确规定。四、实验原理低碳钢（Q235钢）拉伸实验（图解方法）将试样安装在试验机的上下夹头中，引伸计装卡

3、在试样上，启动试验机对试样加载，试验机将自动绘制出载荷位移曲线（F-ΔL曲线），如图（1-2）。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程，可以看到低碳钢拉伸过程中的四个阶段（弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段）。屈服阶段反映在F-ΔL曲线图上为一水平波动线。上屈服力是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力Rm是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算：上屈服强度ReH：（1-1）下屈服强度ReL：(1-2)抗拉强度Rm：（

4、1-3）在强化阶段任一时刻卸载、再加载，可以观察加载、御载规律和冷作硬化现象。在Fm以前，变形是均匀的。从Fm开始，产生局部伸长和颈缩，由于颈缩，使颈缩处截面减小，致使载荷随之下降，最后断裂。断口呈杯锥形。测量断后的标距部分长度Lu和颈缩处最小直径du，按以下两式计算其主要塑性指标：25断后伸长率A：（1-4）式中L0为试样原始标距长度（名义尺寸50mm）。由于试样的塑性变形集中在缩颈处并向两边逐渐减小，因此断口位置不同，标距部分的塑性伸长也不同。若断口在试样中部，发生严重塑性变形的缩颈段全部在标距长度内，标距长度就有较大的塑性伸长量；若断口距标

5、距端很近，则发生严重塑性变形的缩颈段只有一部分在标距长度内，另一部分在标距长度外，因此，标距长度的塑性伸长量就小。这说明断口位置对测得的伸长率有影响，为此应用所谓移位法测定断后标距长度。试验前将试样标距分成十等分。若断口到邻近标距端距离大于，则可直接测量标距两端点间的距离。若断口到邻近标距端距离小于或等于，则应用所谓移位法（亦称为补偿法）测定：在长段上从断口O点起取长度基本上等于短段格数的一段得B点，再由B点起取等于长段所余格数（偶数）之半得C点（见图1-8（a））；或取所余格数（奇数）减1与加1之半得C与C1点（见图1-8（b））；移位后的L1

6、分别为：AO+OB+2BC或者AO+OB+BC+BC1。测量时，两段在断口处应紧密对接，尽量使两段轴线在一直线上。若断口处形成缝隙，此缝隙应计入L1内。断面收缩率Z：25（1-5）式中和分别是原始横截面积和断后最小横截面积。铸铁拉伸△LFFm0图1-3铸铁拉伸铸铁拉伸时没有屈服阶段，拉伸曲线微微弯曲，在变形很小的情况下即断裂（见图1-3），断口为平端口。因此对铸铁只能测得其抗拉强度Rm，即：（1-6）铸铁的抗拉强度远低于低碳钢的抗拉强度。五、实验结果处理1．原始记录参考表1-2和表1-3填写。表1-2原始尺寸材料原始标距L0（mm）原始横截面直径

7、do(mm)原始最小横截面积S0（mm2）IIIIII12平均12平均12平均低碳钢50铸铁∕表1-3断后尺寸断后标距Lu(mm)断后缩颈处最小直径du（mm）断后最小横截面积Su(mm2)12平均2．数据处理25低碳钢据Fm值和F-△L图计算力轴每毫米代表的力值m，从F-△L图上找出FeH和FeL点的位置，量出它们至△L轴的垂直距离heH和heL，从而计算出FeH和FeL值（即mheH和mheL），然后按公式（1-1）~（1-3）计算上屈服强度ReH、下屈服强度ReL和抗拉强度Rm，按公式（1-4）和（1-5）计算断后伸长率A和断面收缩率Z。铸

8、铁据记录的最大拉力Fm，按公式（1-6）计算抗拉强度Rm。六、思考题1．低碳钢试样拉伸断裂时的载荷比最大力Fm小，如按公式计算断裂时的应